畢業(yè)設計（論文）發(fā)動機機體加工工藝及其夾具設計（含）

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1、 由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，CAD圖紙等，聯(lián)系153893706 發(fā)動機機體加工工藝及其夾具設計 摘? 要： 本課題概要的介紹國內外機械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢，從而提出發(fā)動機機體加工工藝研究的重要性。對影響機體機械加工質量的因素和主要對策的分析、研究，關鍵工序的加工進行分析，選擇合適的刀具，選擇合理定位基準和可靠定位基準以及設計可靠的夾緊來保證其加工質量和加工精度，提出相應的對策提高發(fā)動機的良品率和滿足客戶的要求。同時粗銑頂?shù)酌?、精鏜缸套孔專用夾具和一套工藝規(guī)程的合理設計更使得加工工藝有所創(chuàng)新。 關鍵詞： 發(fā)動機機； 加工工藝；夾具； 因素

2、The Design of Engine Block Processing Technology and Jig (Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract: Brief introduction of this topic at home and abroad and the development trend of machinery manufacturing industry, and then puts forwar

3、d the engine block the importance of processing technology research. The influence of mechanical processing factors on the quality of the main countermeasures and analysis, research, the key working procedure of processing analysis, choose proper tool, select the reasonable positioning base and reli

4、able position datum and the design of clamping reliable to ensure the process quality and machining precision, and put forward the corresponding countermeasures to improve the engine's rate and meet the demand of the customers. At the same time the bottom and fine rough milling boring cylinder liner

5、 hole special jig and a set of technical process the reasonable design of more make processing technology has innovation. Keywords: Engine Block; Processing technology; Jig; Factors 1 前言 1.1 機械行業(yè)在世界上的發(fā)展趨勢 世界機械制造行業(yè)包含了礦山設備、工廠設備和建筑機械及汽車零部件、家用電器等諸多領域，其年產值高達1萬億美元。據(jù)行業(yè)專家分析，機械制造業(yè)在未來的發(fā)展中，有四種重要趨勢

6、將對其產生重大影響。 （1）機械制造行業(yè)的融合在機械制造的許多領域，電子控制和軟件技術變得同機械工程同等重要。德國第巴赫機械制造公司是世界最大的大型玻璃制造廠生產玻璃制造廠生產玻璃處理系統(tǒng)的公司，目前該公司的軟件控制裝置、電子機械裝置占據(jù)了其產值的1/3。 （2）機械制造行業(yè)服務性思維在從電梯到工廠設備等的各個領域，生產廠家的利潤增加已不再是因為按固定規(guī)格生產產品，而是要求制造廠家能按用戶的要求生產產品，以滿足的個性化特殊的需求。此外，企業(yè)也通過維修或售后服務以增加產值，并帶動生產型服務業(yè)的發(fā)展。 （3）機械制造業(yè)全球產品開發(fā)企業(yè)的產品開發(fā)，不是在自禁的閉門造車，而是在面向開放的公共平臺

7、和社會資源。如美國最大的家用電器制造商惠而浦公司，對由2000名工程師組成的全球產品開發(fā)小組進行改組，以集思廣益開發(fā)新產品，縮短某些產品的開發(fā)時間。 1.2 機械行業(yè)在中國的發(fā)展趨勢 改革開放以來，我國機械制造業(yè)實現(xiàn)了持續(xù)的高速增長，但從去年開始這一態(tài)勢發(fā)生了較大變化，主要表現(xiàn)是增速出現(xiàn)了較大回落。盡管如此，去年中國機械制造業(yè)的總產值仍比2010年增長了25.06%，實現(xiàn)了利潤比上年增長了21.14%，但是上述增速分別比2010年回落了8個百分點和30多個百分點。2011年以來中國機械制造業(yè)增速出現(xiàn)了明顯回落，說明中國經(jīng)濟總量高速增長時期已逐漸過去，今后機械制造業(yè)必須適應市場需求

8、由重“量”到重“質”的轉變趨勢。但是總體來說，我國工業(yè)化和城市化在不斷提高，未來建設任務仍然巨大，對工程機械產品需求的增加也將直接推動工程機械行業(yè)的快速發(fā)展[1]。 依靠我國機械行業(yè)50年形成的物質技術基礎和發(fā)展經(jīng)驗，通過加快與國際經(jīng)濟的融合與接軌，有利于更多地獲得發(fā)展所需的各種資源，加快機械行業(yè)技術進步和產業(yè)升級；有利于面向國內外兩個市場，進一步擴大機械產品出口；有利于學習國內外先進的管理經(jīng)驗，加快企業(yè)經(jīng)濟運行機制和管理體制的轉換。隨著經(jīng)濟全球化步伐加快，國內市場日趨國際化，世界著名跨國公司對我國機電產品市場的進入戰(zhàn)略正在由過去推銷產品為主轉變?yōu)橐援a品、資本、技術、服務等更多種手段的全面市

9、場輸入，一些體現(xiàn)國力和技術水平的重要機械產品（如汽車、電力設備、數(shù)控機床、自動化控制設備等）市場的競爭將更加激烈[2]。 1.3 論文背景及主要任務 本課題中加工零件為發(fā)動機機體，它是發(fā)動機的主體，是安裝其他零部件和附件的支承骨架，其結構復雜，有較高的精度要求，因此，在機械制造加工工藝中具有一定的代表性，本課題來源于生產實際現(xiàn)場，具有較強的實際應用價值。 由于現(xiàn)在機械工業(yè)的迅猛發(fā)展，發(fā)動機的需求量和發(fā)動機的技術含量的一步步提高，發(fā)動機機體的生產成本的控制有利于發(fā)動機的成本控制，所以研究發(fā)動機機體的加工工藝及夾具設計是非常必要的。發(fā)動機機體的生產綱領是成批大量生產，此類生產類型要求有細致

10、和嚴密的組織工作，因此要求有比較詳細的機械加工工藝規(guī)程和合理的專用夾具。機械加工工藝規(guī)程的合理編制有利于降底生產成本，使充分利用現(xiàn)有的生產條件，做到少花錢，多辦事；還可以減少工人的勞動強度，保障生產安全，創(chuàng)造良好、文明的勞動條件。 發(fā)動機機體的加工精度要求很高，所以要加工過程中需要專用的夾具來保證加工精度。機床夾具的首要任務就是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工面和定位面之間及被加工表面相互之間的位置精度。它還能提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。因此，機床夾具在機械制造中占有重要地位。 此次畢業(yè)設計的主要任務是發(fā)動機機體加工工藝規(guī)程的編制、粗銑機體上下表面夾具

11、和精鏜缸套孔專用夾具的設計、及對影響發(fā)動機機體加工的典型工序的加工質量的因素及主要對策加以分析和研究。運用大學四年所學的專業(yè)知識結合實踐經(jīng)驗，進一步研究了發(fā)動機機體的構造以及有值得改進的地方。這有利于對所學知識的鞏固和知識面的擴展,通過畢業(yè)設計進一步提高調查研究、設計計算、理論分析、查閱資料及繪制圖樣等各方面的基本技能。本課題來源于實際生產現(xiàn)場，根據(jù)《湖南農業(yè)大學東方科技學院畢業(yè)設計任務書》中所規(guī)定的內容，本次設計包括三個主要內容。一是發(fā)動機機體的加工工藝規(guī)程編制。制定一套合理的工藝規(guī)程，有利于在生產過程中作到優(yōu)質、高效、底消耗、安全生產和改善勞動條件，使得機械加工循序漸進的進行。其主要內容包

12、括：研究零件圖分析其合理性，在得到允許的情況下改正其中的不足之處，分析零件的工藝性、零件毛坯圖、工序路線、加工余量的確定。主要工序的定位方案、定位誤差分析、主要工序的單件機動工時計算等。再根據(jù)以上內容，查閱相關資料，確定合適的加工設備及主要參數(shù)和規(guī)格。其次是粗銑機體上下表面夾具和精鏜汽缸孔夾具的設計。經(jīng)過多種方案對比選擇，確定更為合理的定位方式、夾緊方式、刀具的對刀引導方式、夾具整體結構和夾緊力。再次是對影響發(fā)動機機體加工的典型工序的加工質量的因素及主要對策加以分析和研究。使得所設計的夾具結構簡單、定位精確、夾緊可靠。完全符合零件圖紙加工要求。然后繪制夾具總裝圖，最后整理設計完成設計過程。

13、2 設計分析 2.1 設計任務 此次設計的主要內容為發(fā)動機機體的加工工藝規(guī)程的編制，粗銑頂?shù)酌鎶A具設計、精鏜缸套孔夾具設計，對影響發(fā)動機機體加工的典型工序的加工質量的因素及主要對策加以分析和研究。加工工藝規(guī)程的制訂要符合生產情況，生產綱領為成批大量生產。夾具的設計要滿足加工技術要求，操作方便、安全。 2.2 工藝規(guī)程的制定 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件[2]。 規(guī)模的大小、工藝水平的高底以及解決各種工藝題的方法和手段都是要通過機械加工工藝規(guī)程來體現(xiàn)。因此，機械加工工藝規(guī)程設計是一項重要又嚴肅的工作。它要求設計者必須具備豐富的生產實踐經(jīng)

14、驗和廣博的機械制造工藝基礎理論知識。 機械產品生產過程是指從原材料到該機械產品出廠的全部勞動過程。它既包括：毛坯的制造、機械加工、熱處理、裝配、檢驗、油漆等主要勞動過程，還包括：包裝、儲存和運輸?shù)容o助勞動過程。機械產品復雜程度不同，其生產過程可以由一個車間或一個工廠來完成，也可以由多個工廠聯(lián)合完成。 機械加工工藝過程是機械產品生產的一部分。是對機械產品中的零件采用各種加工方法直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面粗糙度以及力學物理性能，使之成為合格零件的全部勞動過程。 2.3 零件結構工藝性分析 所謂零件的結構工藝性是指在滿足使用要求的前提下制造該零件的可行性和經(jīng)濟性[1]。功能相同有零

15、件，其結構工藝性可以有很大的差異。所謂結構工藝性好，是指在現(xiàn)有工藝條件下既能方便制造，又有較低的制造成本。 2.3.1 零件圖的分析 在進行工藝規(guī)程制定之前，要仔細研究所加工零件的零件圖和充分了解此零件所用的場合。這樣才能合理的設計工藝規(guī)程，因為零件圖是工程設計人員與機械加工人員進行交流的一種技術性文件，它被稱為工程語言[3]。由已知的零件圖，機械設計人員可以制定出相應的工藝規(guī)程，有利于零件的后續(xù)加工。在分析零件圖時應注意的問題有：檢查零件圖的完整性和正確性。在所給的零件圖中，具有三個視圖，可以看清零 件的結構，表達直觀、清楚。經(jīng)檢查零件無差錯。零件示意圖如下圖所示：

16、 圖1 零件示意圖 Fig.1 schematic of body 發(fā)動機機體從立體來說有4組加工面： （1）機體上下面 機體上下面有較高的平面度要求，對主軸孔有較高的平行度要求，除此之外，還有一些孔的加工。 （2）機體前后面 機體前后面有凸輪軸孔、主軸孔、兩通孔以及一些螺紋孔，還有一調速器安裝面。 （3）機體兩側面 機體兩側面有兩水管安裝面、兩窗口面、油泵平面、油泵孔以及一些螺紋孔。 （4）缸套孔 缸套孔的中心線對主軸孔的中心線有較高的垂直度要求。 零件工藝結構比較復雜，但是零件的剛性比較好，所以零件的工藝加工過程偏向于工序集中

17、，這樣可以使總的工序數(shù)目減少，夾具的數(shù)目和工件安裝次數(shù)也相應減少，這樣有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，有利于采用高生產率的機床，節(jié)省裝夾工件的時間，減少工件的搬動次數(shù)。 2.3.2 結構工藝性分析 由發(fā)動機機體零件圖可以看出，此零件結構復雜，并根據(jù)零件的用途，故選用牌號為HT20-40的鑄鐵為零件的毛坯材料，并采用鑄件，這樣有利于提高零件制造精度和減振性[4]。 在機械加工過程中，因為技術要求都較高，所以在滿足各種性能指標下，也應該兼顧加工的經(jīng)濟性。其主要面加工方法如下： （1）機體上下面 上表面的平面度為0.05，與主軸孔中心線的平行度為0.10；下表面的平面度為0.2。

18、用雙面銑進行加工。 （2）機體前后面 兩表面的平面度為0.06，與主軸孔中心線的平行度為100：0.05，也用臥式雙面銑進行加工。 （3）機體兩側面 兩側面有五個不同的面，其中加工要求較高的是油泵平面，要求與缸套孔中心線的平行度為0.25，用五頭銑同時加工。 此處刪除部分 —布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值 11.1 粗精銑頂?shù)酌? 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[13]《機械加工工藝手冊》表2.5-45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[13]《機械加工工

19、藝手冊》表2.5-48， 單間時間定額，由式（9）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產要求。 11．2 粗鏜缸套孔 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-37，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39， 單間時間定額，由式（8）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產要求。 11.3 半精鏜缸套孔 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-37，取工步輔助時間為。由于在生產

20、線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39， 單間時間定額，由式（9）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產要求。 11.4 精鏜缸套孔 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-37，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39， 單間時間定額，由式（9）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產要求。 12 專用夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量

21、，降底勞動強度。在加工發(fā)動機機體時，需要設計專用夾具。根據(jù)任務要求中的設計內容，需要設計粗銑頂?shù)酌鎶A具及精鏜缸套孔夾具各一套。 12.1 粗銑機體頂?shù)锥嗣鎶A具設計 12.1.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來粗銑頂?shù)灼矫?，在粗銑此底平面時，其他都是未加工表面。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降底勞動強度。 12.1.2 定位基準的選擇 在進行頂?shù)锥嗣娲帚娂庸すば驎r，以前端面為粗基準，兩工藝孔已經(jīng)加工出。因此工件選用頂面與兩工藝孔作為定位基面。選擇頂面作為定位基面限制了工件的三個自由度，而兩工藝孔作為定位基面，分別限制了工件的一個和兩個自

22、由度。即兩個工藝孔作為定位基面共限制了工件的三個自由度。即一面兩孔定位。工件以一面兩孔定位時，夾具上的定位元件是：一面兩銷。其中一面為支承板，兩銷為一短圓柱銷和一削邊銷。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀對發(fā)動機機體體的頂?shù)锥嗣嫱瑫r進行粗銑加工。同時為了縮短輔助時間準備采用液動夾緊 12.1.3 切削力及夾緊分析計算 刀具材料：（高速鋼端面銑刀） 刀具有關幾何參數(shù)： 由參考文獻[22]《機床夾具設計手冊》表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式： ……………………………………………………（10） 查參考文獻[22]《機床夾具設計手冊》表得：

23、 對于灰鑄鐵：………………………………………………………（11） 取 ， 即 所以 由參考文獻[23]《金屬切削刀具》表1-2可得： 垂直切削力 ：（對稱銑削） ……………………………(12) 背向力：…………………………………………………(13) 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： ………………………………………………………………………（14） 安全系數(shù)K可按下式計算： …………………………………………………………（15

24、） 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見《機床夾具設計手冊》表可得： 所以 ………………………………（16） ………………………………（17) ………………………………(18) 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用液壓夾緊機構。 夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算： ……………………………………………………(19) 式中參數(shù)由參考文獻[22]《機床夾具設計手冊》可查得： 其中： 夾緊力： 易得： 經(jīng)過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 12.1.

25、4 誤差分析與計算 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： …………………………………………（20） 由參考文獻[22]《機床夾具設計手冊》可得： （1）平面定位心軸定心的定位誤差 ： ⑵、夾緊誤差 ：…………………………………………（21） 其中接觸變形位移值：…………(22) ⑶、磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷、夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 12.1.5 夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于發(fā)動

26、機機體頂?shù)锥嗣娴拇帚?。夾具的定位采用一面兩銷，定位可靠，定位誤差較小。其夾緊采用的是液壓夾緊，夾緊簡單、快速、可靠。有利于提高生產率。工件在夾具體上安裝好后，壓塊在液壓缸活塞的推動下向下移動夾緊工件。當工件加工完成后，壓塊隨即在液壓缸缸活塞的作用下松開工件，即可取下工件。由于本夾具用于發(fā)動機機體頂?shù)锥嗣娴拇旨庸?，對其進行精度分析無太大意義。所以就略去對其的精度分析。 12.2 精鏜缸套孔夾具設計 12.2.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來鏜加工鏜套孔。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足孔軸線圓柱度公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率

27、和降底勞動強度。 12.2.2 定位基準的選擇 由零件圖可知：鏜套孔軸線有圓柱度公差要求，在對孔進行加工前，底平面進行了粗銑加工。因此，選底平面為定位精基準（設計基準）來滿足圓柱度公差要求。 鏜套孔的軸線間有形狀公差，選擇左側面為定位基準來設計鏜模，從而滿足孔軸線間的形狀公差要求。工件定位采用底平面、一個圓柱形定位銷和一個菱形定位銷（一面兩銷）來限制六個自由度。 12.2.3 切削力及夾緊力的計算 鏜刀材料：（硬質合金鏜刀） 刀具的幾何參數(shù)： 由參考文獻[22]《機床夾具設計手冊》查表可得： 圓周切削分力公式： ……………………………………（23）

28、式中 ………………………………………………………（24） 由表可得參數(shù)： 查表得： 取 即： 同理：徑向切削分力公式 ： ……………………………（25） 式中參數(shù)： 即： 軸向切削分力公式 ： ………………………………………(26) 式中參數(shù)： 即： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 安全系數(shù)K可按下式計算，由式（15）有：：

29、 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見《機床夾具設計手冊》表可得： 所以，由式（16）有： 由式（17）有： 由式（18）有： 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算，由式（19）有： 式中參數(shù)由參考文獻[22]《機床夾具設計手冊》可查得： 其中： 夾緊力： 該夾具采用液壓夾緊機構，用壓塊壓緊工件。 由表得：原動力計算公式即： …………………………（27） 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用液壓夾緊機構。 12.2.4 誤差分析與

30、計算 該夾具以兩個平面定位，要求保證孔軸線與左側面間的尺寸公差以及孔軸線圓柱度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 鏜缸套孔軸線與左側面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標準的規(guī)定，由參考文獻[21]《互換性與技術測量》表可知： ?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為 由[22]《機床夾具設計手冊》可得： （1）定位誤差（兩個垂直平面定位）：當時；側面定位支承釘離底平面距離為，側面高度為；且滿足；則： （2）夾緊誤差 ，由式（11）有：： 其中接觸變形位移值： ……………………………（28） (3) 磨損造成的加工誤差：通常不超過

31、 (4) 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 12.2.5 夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于發(fā)動機機體缸套孔的精鏜。夾具的定位采用一面兩銷，定位可靠，定位誤差較小。其夾緊采用的是液壓夾緊，夾緊簡單、快速、可靠。有利于提高生產率。工件在夾具體上安裝好后，壓塊在液壓缸活塞的推動下向下移動夾緊工件。當工件加工完成后，壓塊隨即在液壓缸缸活塞的作用下松開工件，即可取下工件。 13. 夾具液壓系統(tǒng)的設計 13.1 液壓傳動的特點分析 目前的夾緊裝置方式主要是機械夾緊和液壓夾緊，本裝置選擇了液壓夾緊是因為它與機械夾緊裝置相

32、比主要存在以下的優(yōu)點： (1) 如在同等的體積下液壓裝置較能比機械裝置產生出更大的動力在同等的功率下液壓傳動裝置重量輕體積小結構緊湊。 (2) 便于實現(xiàn)無級調速且可實現(xiàn)大范圍調速一般可達到100:1 2000:1 的傳動比。 (3) 反應快沖擊小工作平穩(wěn)易于實現(xiàn)高速起動制動和換向液壓傳動裝置的換向頻率回轉運動每分鐘可達500 次往復直線運動每分鐘可達1000 次。 (4）易控制易調節(jié)操縱方便易與電氣控制相結合可用以實現(xiàn)遠程控制和復雜順序控制的自動化易于實現(xiàn)過載保護。 （5） 液壓傳動具有自潤滑自冷卻作用可以減少因摩擦和高溫產生的液壓元件損壞因此工作壽命較長。 （6） 液壓元器件易于

33、實現(xiàn)三化系列化標準化通用化故可以降底制造成本和使用成本并大大縮短了設計制作周期。 （7） 用液壓傳動來實現(xiàn)直線運動遠比用機械傳動簡單液壓傳動同時也存在一定的缺點如不能保證嚴格的傳動比等但總體上講液壓傳動的優(yōu)點是突出的。 13.2 液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件的選擇 鏜床夾具的設計中對工件在夾具體上的夾緊使用了液壓夾緊。液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件選擇了液壓缸。它是一種把液體的壓力能轉換成機械能以實現(xiàn)直線往復運動的能量轉換裝置。 13.2.1 液壓缸的類型和特點 液壓缸按其結構形式，可以分為活塞缸、柱塞缸兩類?；钊缀椭椎妮斎霝閴毫土髁?，輸出為推力和速度。 （1）雙桿活塞缸 如圖7a所示，缸

34、筒固定的雙桿活塞缸。它的進、出油口布置在缸筒兩端，兩活塞桿的直徑是相等的，因此當工作壓力和輸入流量不變時，兩個方向上輸出的推力和速度是相等的，其值為 ………………………………(29) …………………………………………………………………………（30） 式中 ，A 為活塞的有效工作面積；D,d為活塞、活塞桿直徑， q為輸入流量；p1,p2為缸進、出口壓力；,為缸的機械、容積效率。 這種安裝形式使工作臺的移動范圍約為活塞有效行程的3倍，占地面積大，宜用于小型設備中。 a) 缸固定，活塞移動

35、 b)活塞固定，缸移動 圖6 雙桿活塞缸 Fig.6 Double rod cylinder 圖6b示活塞桿固定的雙桿活塞缸。它的進、出油口可布置在活塞桿兩端，油液經(jīng)活塞桿內的通道輸入液壓缸；使用軟管連接時，進、出油口亦可布置在缸筒兩端。缸筒移動式輸出的推力和速度大小都和缸筒固定式的相同。 （2）單桿活塞缸 如圖7所示，單桿活塞缸，它的進、出油口的布置視其安裝方式而定，可以缸筒固定，也可以活塞桿固定，工作臺的移動范圍都是活塞有效行程的2倍。 由于液壓缸兩腔的有效工作面積不等，因此它在兩個方向上的輸出推力和速度不

36、等，其值分別為 ………………………………（31） …………………………………（32） 圖8 單桿活塞缸 Fig.8 Single rod piston cylinder 13.3 液壓缸的選用計算 13.3.1 液壓缸的組成 液壓缸的結構基本上可以分為缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五部分。一般地說，鋼筒和缸蓋的結構形式和其使用的材料有關。工作壓力小于10MPa時使用鑄鐵，小于20MPa時使用無縫鋼管，大于20MPa時使用鑄鋼或鍛鋼。密封裝置主要有四種:間隙密封、摩擦環(huán)密封、 O型圈密封、 V型圈

37、密封 。 緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時在活塞和缸蓋之間封住一部分油液，強迫他從小孔或細縫中擠出，以產生很大的阻力，使工作部件受到制動，逐漸減慢運動速度，達到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。 13.3.2 粗銑頂?shù)锥嗣鎶A具液壓缸的計算 粗銑頂?shù)锥嗣鎶A具所選用的液壓缸如圖7所示，液壓缸的缸筒內徑D，是根據(jù)負載大小和選定的工作壓力，或運動速度和輸入的流量等因素確定的。液壓缸活塞桿的直徑d按工作時的受力情況來決定，如表5 。 表5 機床液壓缸活塞桿直徑推薦值 Table.5 Machine tool hydraulic cylinder piston rod

38、 diameter recommended values 活塞桿受力情況 受拉伸 受壓縮，工作壓力P(MPa) P≦5 5﹤P≦7 P﹥7 活塞桿直徑d (0.3～0.5)D (0.5～0.55)D (0.6～0.7)D 0.7D 圖7 液壓缸 Fig.7 Hydraulic cylinder 由工況分析中可知工進階段的負載力最大所以液壓缸的工作壓力按此負載力計算根據(jù)液壓缸與負載的關系有: …………………………………………………………………（33） 液壓缸無桿腔的壓力 取=3 MPa 液壓缸有桿腔的壓力 取=0.5MPa

39、 液壓缸無桿腔活塞面積 取缸徑為D =64mm 液壓缸有桿腔活塞面積 取活塞桿直徑為d=32mm ---液壓缸機械效率=0.9 --工進階段的負載 則可導出 …………………………………………………（34） 13.3.2 鏜缸套孔夾具液壓缸的計算 鏜缸套孔夾具所選用的液壓缸如圖7所示，液壓缸的缸筒內徑D，是根據(jù)負載大小和選定的工作壓力，或運動速度和輸入的流量等因素確定的。液壓缸活塞桿的直徑d按工作時的受力情況來決定，如表5 。 由工況分析中可知工進階段的負載力最大所以液壓缸的工作壓力按此負載力計算根據(jù)液壓缸與負載的關系有: 液壓缸無桿腔的壓力

40、 取=4 MPa 液壓缸有桿腔的壓力 取=1MPa 液壓缸無桿腔活塞面積 取缸徑為D =64mm 液壓缸有桿腔活塞面積 取活塞桿直徑為d=35mm ---液壓缸機械效率=0.9 --工進階段的負載 則可導出： …………………………………………………（35） 13.4 液壓系統(tǒng)的控制及動力源 本設計的液壓系統(tǒng)的設計是一個簡單的保壓系統(tǒng)，保壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動或僅有極小的位移下穩(wěn)定地維持住壓力。最簡單的保壓回路是使用密封性能較好的液控單向閥的回路。如圖8所示， 1為液壓泵，為本系統(tǒng)提供動力源，它的工作壓力為3MPa,保證系統(tǒng)能夠正常

41、工作。2為溢流閥，它的作用主要是通過閥口的溢流，使被控系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，實現(xiàn)穩(wěn)壓，調壓或限壓的作用。 在本系統(tǒng)中它主要是調壓，穩(wěn)壓的作用。3為3位4通手動換向閥，換向閥是利用閥心相對與閥體的相對運動，使油路接通、關斷，或變換油流的方向，從而使液壓執(zhí)行元件啟動、停止或變換運動方向，在本系統(tǒng)中主要實現(xiàn)三個功能來保證系統(tǒng)的正常工作。 （1）換到右位時，實現(xiàn)的是液壓缸的向上運動，去夾緊工件。 （2）換到中位時，實現(xiàn)的是液壓泵的卸荷。 （3）換到左位時，實現(xiàn)的是液壓缸的向下運動，松開工件。 4為液控單向閥，它的主要作用是實現(xiàn)系統(tǒng)的保壓，保證液壓缸在夾緊工件時的夾緊力。5為液壓缸實現(xiàn)位移

42、運動去夾緊工件。 圖8液壓系統(tǒng)原理圖 Fig.8 Schematic diagram of hydraulic system 本系統(tǒng)中動力源是機床自身提供，液壓油從機床的油箱中取油。 通過溢流閥對系統(tǒng)進行調壓穩(wěn)壓，保證工件的夾緊力。 14

43、 結論 此次畢業(yè)設計綜合運用了大學四年所學專業(yè)基礎知識，查閱了大量相關的資料，充分的運用到了實習期間的實踐知識，如何將毛坯一步步的有條不紊的加工成成品。綜合了上述知識的儲備，為此次畢業(yè)設計的完成奠定了基礎，從最初的資料收集，到逐步分析每一道工序的要求，再到整個設計任務的完成，點點滴滴都給大學生活最后階段留下了難以忘懷的記憶。 在此次設計中，綜合運用到了機械幾何制圖、AUTOCAD繪圖軟件、金屬材料學、金屬切削與刀具、機械制造工藝學、機床夾具設計與制造等方面的專業(yè)知識，對整個流程有了進一步的熟悉，也是為在企業(yè)從事相關工藝的設計奠定了基礎，進一步提高了自己分析問題并解決問題的能力，并通過圖書館

44、、互聯(lián)網(wǎng)、學校資料室去查閱參考資料，熟悉了相關的理論基礎，培養(yǎng)了有針對性的查閱資料的好習慣，從局部到整體的思路去完成此次設計任務。 由于相關經(jīng)驗和專業(yè)知識儲備不足，遇到困難的時候能夠主動請教各位指導老師從而使問題得到及時的解決。首先根據(jù)設計任務書和零件圖進行分析，在腦海中初步建立一個框架結構。初步確定了粗、精基準，對傳統(tǒng)加工工藝和現(xiàn)代加工工藝的比較，找出適合的加工工藝方案，并對相關工序進行分析，找出影響關鍵工序加工質量因素并提出解決方案，最后進行粗銑頂、底面和精鏜缸套孔的夾具設計。 在將近一個學期的畢業(yè)設計中，遇到過很多棘手的問題，但關鍵時候知道老師和同學們的幫忙與鼓勵是解決問題的動力，對

45、于即將畢業(yè)的我來說，是一筆寶貴的財富，這段師生情、同學之間的友誼成為了走入社會后的寶貴財富，這段經(jīng)歷更加提升了自己處理人際關系的能力，感謝他們。設計的沒一個細節(jié)都令我感動，把我理論知識與實踐結合是我們進入企業(yè)后提升工作效率的保障，為我們的未來的發(fā)展之路開拓出一片光明的道路。 參考文獻 [1] 路甬祥. 堅持科學發(fā)展，推進制造業(yè)的歷史性跨越——中國機械工程學會年會上的主旨報告[J].制造技術與機床，（12）：6-12 [2] 王先奎，機械制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008 [3] 劉朝儒，彭福蔭，高政.機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2006 [4] 朱張校主編

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50、深感謝周光永老師、陳力航老師、陳文凱老師、高英武老師等。在他們的課堂上，我受益匪淺，得到了不少對我論文有幫助的知識和想法。感謝大學四年來保持這份良好的師生感情，感謝學校圖書館提供的寶貴資料與學校實習工廠的實踐指導，使在整個設計過程中能夠針對問題找出合適的解決方案，改正設計中存在的不足和缺點，感恩所有在此次畢業(yè)設計中給予幫助的老師和同學。 由于設計水平有限，在設計中存在的不足之處，希望指導老師們給予批評改正，為未來的設計任務打好堅實的基礎。感謝大學四年來所有交給我們專業(yè)知識的老師們，正是由于你們的悉心教導，才有我們走出社會報答社會的日子。 附錄 附錄1：機械加工工藝卡片 附錄2：機械加工工序卡片 附錄3: 粗銑頂?shù)酌鎶A具裝配圖 1張A0圖紙 附錄4：精鏜缸套孔夾具裝配圖 1張A0圖紙 附錄5：夾具零件圖 6張A3圖紙和2張A4圖紙 21